Et anlegg for fremstilling av halvledere trengte for å erstatte en mislykket PTFE-dyppevarmer i et kompakt våtbenkverktøy. Den tilgjengelige plassen var en 150 mm bred spalte langs tankveggen, 400 mm dyp, med en 100 mm flensåpning. Den nødvendige effekten var 2,5 kW. Standard katalogvarmerne var enten for brede, for lange eller for høye i watttetthet for plassen. Anlegget trengte en tilpasset varmeovn som passet til sporet og drev med en sikker watttetthet.
Å spesifisere en PTFE-dykkvarmer for et plass{0}}begrenset halvlederverktøy krever en annen tilnærming enn å spesifisere for en stor pletteringstank. Plassbegrensningene er strammere, kjemien er ofte mer aggressiv, og kravene til temperaturensartethet er mer krevende. Spesifikasjonen må balansere watttetthet, overflateareal og fysisk passform innenfor en veldig liten konvolutt.
Space Constraint Analysis
Det første trinnet er å kartlegge tilgjengelig plass nøyaktig. I et halvlederverktøy er varmerommet ofte definert av tankveggen på den ene siden, wafer-bærebanen på en annen og tankbunnen under. Det tilgjengelige volumet kan ha en uregelmessig form som en standard varmeovn ikke kan fylle.
Nøkkeldimensjonene er maksimal bredde, maksimal dybde, maksimal høyde og klaring til bevegelige deler. Flensåpningen definerer maksimal diameter på varmeren som kan settes inn. Nedsenkingsdybden definerer den brukbare oppvarmede lengden.
| Dimensjon | Typisk begrensning | Innvirkning på varmeapparatdesign |
|---|---|---|
| Tilgjengelig bredde | 100–200 mm | Begrenser varmeapparatets bredde |
| Tilgjengelig dybde | 300–500 mm | Begrenser oppvarmet lengde |
| Flensåpning | 80–150 mm | Begrenser innsetting av varmeapparat |
| Fordypningsdybde | 200–400 mm | Begrenser oppvarmet lengde |
| Klarering til transportør | 50–100 mm | Begrenser fremspringet |
Plassbegrensninger i halvlederverktøy for våtbenk
Watttetthet og overflatearealberegning
En effekt på 2,5 kW ved en sikker watttetthet på 1,0 W/cm² krever 2500 cm² kappeoverflate. I et verktøy med begrenset plass- krever det en kompakt multi-konfigurasjon for å oppnå dette overflatearealet.
Ved en kappediameter på 50 mm krever 2500 cm² 1592 mm oppvarmet lengde. I en 400 mm dyp tank med 300 mm brukbar nedsenking, tilsvarer det seks passeringer på 265 mm hver. Multi{10}}pass-pakken passer innenfor et fotavtrykk på omtrent 300 × 250 mm.
| Skjerdiameter | Overflateareal per 100 mm | Oppvarmet lengde for 2500 cm² | Passerer ved 300 mm | Fotspor |
|---|---|---|---|---|
| 32 mm | 100 cm² | 2.500 mm | 9 | 300 × 250 mm |
| 40 mm | 126 cm² | 1.984 mm | 7 | 300 × 220 mm |
| 50 mm | 157 cm² | 1.592 mm | 6 | 300 × 200 mm |
| 63 mm | 198 cm² | 1263 cm² | 5 | 300 × 180 mm |
Multi-pass-konfigurasjoner for 2,5 kW drift ved 1,0 W/cm²
Montering av multi-Pass-pakken i sporet
Multi-pass-bunten må passe gjennom flensåpningen og inn i det tilgjengelige sporet. En bunt med 200 mm bredde passer ikke gjennom en 100 mm flensåpning. Løsningen er å orientere passasjene vertikalt slik at bunten er smal i den ene retningen og bred i den andre, og sette den inn gjennom flensen i den smale orienteringen.
En bunt med seks gjennomløp med 50 mm diameter med en avstand på 30 mm fra hverandre har en bredde på omtrent 6 × 50 + 5 × 30=450 mm i den ene retningen og 50 mm i den andre. Hvis flensåpningen er 100 mm, kan bunten settes inn med dimensjonen 50 mm på linje med åpningen, og deretter roteres på plass.
| Buntkonfigurasjon | Bredde (passeringer) | Dybde (passeringsdiameter) | Passer 100 mm flens | Passer 150 mm spor |
|---|---|---|---|---|
| 4 passeringer, 50 mm, 30 mm avstand | 290 mm | 50 mm | Ja (rotert) | Ja |
| 5 passeringer, 50 mm, 30 mm avstand | 370 mm | 50 mm | Ja (rotert) | Ja |
| 6 passeringer, 50 mm, 30 mm avstand | 450 mm | 50 mm | Ja (rotert) | Marginal |
| 6 passeringer, 40 mm, 25 mm avstand | 365 mm | 40 mm | Ja (rotert) | Ja |
Buntkonfigurasjoner og pass gjennom flensåpninger
Strømnings- og temperaturuniformitet i trange rom
I et verktøy med begrenset plass- begrenses strømmen rundt varmeren ofte av den nærliggende tankveggen og waferholderen. Strømmen kan være ujevn, med høy hastighet på den ene siden og lav hastighet på den andre. Dette kan skape hot spots på lav-hastighetssiden.
En perforert ledeplate eller en strømningsleder kan fordele strømmen jevnere rundt bunten. Baffelen bør utformes for å passe innenfor det tilgjengelige rommet og for å lede strøm gjennom hullene mellom passasjene. En liten eduktor kan også brukes til å øke lokal hastighet.
Materiale og konstruksjon for Semiconductor Service
Halvlederverktøy krever ofte materialer med høy-renhet. PTFE-kappen skal være ny, ufylt polymer med lite ekstraherbare stoffer. Flensen skal være solid PTFE eller PTFE-foret rustfritt stål. Terminalkabinettet bør forsegles og ventileres for å forhindre kontaminering.
Varmeren bør rengjøres og passiveres før installasjon. Eventuelle gjenværende produksjonsoljer eller partikler kan forurense prosessbadet.
Når en standardvarmer ikke kan passe verktøyet
En standard varmeovn passer sjelden til et halvlederverktøy med begrenset plass-. Den tilgjengelige plassen er for liten, formen er for uregelmessig, og renhetskravene er for strenge. En tilpasset PTFE el-patronkonfigurasjon med en kompakt multi-pass-bunt, en solid PTFE-flens og en forseglet terminalkapsling er designet for det spesifikke verktøyet. Spesifikasjonsprosessen krever de tilgjengelige plassdimensjonene, flensåpningen, nedsenkingsdybden, badets kjemi, den nødvendige wattstyrken og renhetskravene.
